L’hémoglobine en tant que véhicule de l’oxygène transporte environ 65 fois le volume d’oxygène qui serait autrement transporté par une solution simple dans le plasma. Les changements conformationnels de la molécule induisent une affinité coopérative oxygène-hémoglobine. Cette propriété se reflète dans la forme sigmoïdale de la courbe de dissociation oxygène-hémoglobine. L’affinité de l’hémoglobine est affectée par la température, les ions hydrogène, le dioxyde de carbone et le 2,3-DPG intraérythrocytaire, tous ces facteurs s’influençant mutuellement. Les conditions physiologiques associées aux changements d’affinité hémoglobine-oxygène sont l’absorption d’oxygène dans les poumons, l’apport d’oxygène dans les capillaires, et en particulier l’apport d’oxygène dans les muscles de travail, le transfert d’oxygène diaplacentaire et la régulation de l’érythropoïèse. L’affinité hémoglobine-oxygène atteint une signification pathologique pour l’apport d’oxygène lors d’une alcalose respiratoire ou métabolique lorsque les réponses hémodynamiques et tissulaires de l’individu sont limitées: l’affinité accrue peut réduire considérablement la tension capillaire en oxygène. La méthémoglobine et le monoxyde de carbone déplacent la courbe de dissociation de l’oxygène vers la gauche, de sorte que l’intoxication par les deux substances réduit à la fois la capacité totale en oxygène et l’apport d’oxygène de l’hémoglobine restante capable de lier l’oxygène. Cet effet de la méthémoglobine et du monoxyde de carbone doit être pris en compte dans les soins intensifs des victimes intoxiquées. Les transfusions de grands volumes de globules rouges stockés, dont l’hémoglobine présente une affinité élevée, peuvent faire baisser la tension capillaire de l’oxygène, en particulier chez les patients présentant des performances cardiaques altérées. L’affinité réduite en oxygène des patients atteints d’insuffisance rénale chronique et d’anémie doit être préservée en évitant une augmentation du pH plasmatique acidotique. Chez le nouveau-né, l’hémoglobine possède une forte affinité pour l’oxygène physiologiquement; la réserve hémodynamique du nouveau-né est limitée. Par conséquent, la teneur en hémoglobine joue un rôle crucial dans la capacité de transport de l’oxygène pendant les premiers mois de la vie extra-utérine. Par conséquent, la transfusion de globules rouges doit être commencée beaucoup plus tôt en chirurgie néonatale que chez l’adulte. Les globules rouges doivent être frais, ou au mieux « rajeunis ». Normalement, l’affinité de l’oxygène n’est pas pertinente pour l’apport d’oxygène, mais la position de la courbe de dissociation oxygène-hémoglobine peut être un facteur critique dans les situations décrites ci-dessus, en particulier lorsque le flux sanguin est en outre limité.